背景介紹

原子精確的金屬納米團(tuán)簇（NCs）具有獨特的尺寸依賴性光學(xué)和電子特性以及明確的組成和結(jié)構(gòu)，引起了廣泛的關(guān)注，特別是在催化方面。納米團(tuán)簇的超小尺寸使其具有較高的比表面體積和豐富的表面原子，從而使其具有較高的催化活性。然而，超微尺寸是一把雙刃劍，它導(dǎo)致納米團(tuán)簇表面自由能高，穩(wěn)定性差，導(dǎo)致納米團(tuán)簇在催化過程中發(fā)生聚集和性能損失。因此，在追求高活性的同時保持團(tuán)簇良好的穩(wěn)定性仍然是一個難題。

成果簡介

本文主要研究了Au25(L-Cys)18(L-Cys , L-Cysteine)和UiO-66-NH2通過酰胺共價鍵結(jié)合，與物理混合制得的產(chǎn)物UiO-66-NH2/(Au25(PET)18) (PET,2-phenylethanethiol)相比，由于具有較強(qiáng)的連接關(guān)系，UiO-66-NH2/Au25(L-Cys)18)經(jīng)過長時間的光催化析氫后仍然表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。此外，共價橋有電荷傳輸通道的作用，促進(jìn)了光生e-h+的分離，抑制了它們的重組。UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18的光催化產(chǎn)氫速率(17012.045 μmol·g?1·h?1)比UiO-66-NH2/Au25(PET)18高21倍，這些都得益于強(qiáng)的團(tuán)簇-載體相互作用。

圖文導(dǎo)讀

圖 1. UiO-66-NH2與Au25結(jié)合的兩種不同合成策略。

圖2. (a, b)UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18的 TEM 圖像, (c-g) UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18的 (HAADF-STEM)圖像和相應(yīng)的EDX元素映射。UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18, UiO-66-NH2/Au25(PET)18和UiO-66-NH2的 (h) XRD and (i) BET圖像。

圖3. (a) UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18, UiO-66-NH2/Au25(PET)18和UiO-66-NH2的光催化析氫性能. (b) UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18和 UiO-66-NH2/Au25(PET)18光催化析氫循環(huán)。UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18, UiO-66-NH2/Au25(PET)18和 UiO-66-NH2的(c) LSV 曲線(d) 光電流(e) 電化學(xué)阻抗和 (f) 發(fā)射熒光光譜。

圖4.(a) UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18, UiO-66-NH2/Au25(PET)18和 UiO-66-NH2的ESR光譜. (b) UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18的TA光譜 (c) UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18, UiO-66-NH2/Au25(PET)18和 UiO-66-NH2在650 nm附近的TA動力學(xué)擬合曲線. (d) UiO-66-NH2-Au25(L-Cys)18的低溫?zé)晒夤庾V。

作者簡介

朱滿洲，安徽大學(xué)教授。教育部長江學(xué)者特聘教授。雜化材料結(jié)構(gòu)與功能調(diào)控教育部重點實驗室主任。主要從事金屬團(tuán)簇材料化學(xué)與非專利藥物合成工藝研究。建立了可控合成結(jié)構(gòu)精確的金屬團(tuán)簇的方法，使團(tuán)簇的液相制備從隨機(jī)向精準(zhǔn)發(fā)展。部分闡明了金屬團(tuán)簇結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)之間的量子化學(xué)規(guī)律。提出了“金塌陷生長”的團(tuán)簇生長機(jī)制，揭示了金屬團(tuán)簇的幾何/電子結(jié)構(gòu)演化過程。實現(xiàn)了功能導(dǎo)向的多級團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)構(gòu)筑。開展了基于精確結(jié)構(gòu)的金屬團(tuán)簇的催化機(jī)理與催化劑設(shè)計研究，為構(gòu)造具有獨特功能的新一代催化劑提供理論依據(jù)與實驗支撐。主持與參與開發(fā)新藥十多項。至今已在國際知名刊物上發(fā)表論文250多篇。 杜袁鑫，安徽大學(xué)副教授。雜化材料結(jié)構(gòu)與功能調(diào)控教育部重點實驗室成員。主要從事金屬納米團(tuán)簇的光電催化應(yīng)用研究。主持國家自然科學(xué)基金1項、安徽省自然科學(xué)基金1項、安徽省教育廳自然科學(xué)研究重點項目2項，指導(dǎo)安徽省省級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目4項。

文章信息

A. Yao, Y. Du, M. Han, et al. Covalence bridge atomically precise metal nanocluster and metal-organic frameworks for enhanced photostability and photocatalysis. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4725-4.

審核編輯 ：李倩